JP2014024439A - 車両用電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用電子制御装置において、マイクロコンピュータの通常動作が不要な場合における消費電力を極力低減すること。
【解決手段】ＥＣＵ１において、ＭＣＵ１２は、車両の状態を示す１つもしくは複数の車両状態信号に基づいて動作継続条件が成立するか否かを判定し、その条件が成立すると判定したときに信号出力端子１２３から出力する動作継続信号をアクティブにし、その他の場合に動作継続信号を非アクティブにする。定電圧電源素子１１は、バッテリ９から給電され、ＩＮＨＩＢＩＴ端子１１３の入力信号がアクティブであるときにＭＣＵ１２に一定電圧の電力を出力し、動作指令信号の入力端の信号が非アクティブであるときに一定電圧の電力を出力しない省電力モードへ移行する。論理演算素子１５は、車両状態信号と動作継続信号との論理演算を行い、演算結果の信号を定電圧電源素子１１のＩＮＨＩＢＩＴ端子１１３へ供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の制御に関する処理を行うマイクロコンピュータを備える車両用電子制御装置に関する。

昨今、車両の典型例である自動車は、走行系の制御、電源系の制御又は車載ネットワーク系の制御などの各種の制御を行う多数の電子制御装置を備えている。このような電子制御装置は、一般に、電子制御ユニット（Electric Control Unit）と称されている。車両の電子制御ユニットの中には、車両のエンジンが停止しているときでも、車両の状態に応じて起動しなければならない電子制御ユニットが存在する。

従って、エンジン停止中におけるバッテリ上がりの防止のため、エンジン停止中における電子制御ユニットの消費電力を低減し、いわゆる車両の暗電流を極力低減することが重要である。

通常、車両の電子制御ユニットは、車両の制御に関する処理を行うマイクロコンピュータと、そのマイクロコンピュータに電力を供給する定電圧電源回路とを備えている。定電圧電源回路は、バッテリから給電され、一定電圧の電力をマイクロコンピュータ及びその周辺回路に供給する素子である。

また、マイクロコンピュータは、通常動作モードからそれよりも消費電力の小さいスリープモードへ移行するスリープ機能、及び所定の復帰指令信号が入力されたときにスリープモードから通常動作モードへ復帰するウェイクアップ機能を備えている。従来、車両の暗電流を低減するため、電子制御ユニットのマイクロコンピュータは、状況に応じてスリープモードへ移行するよう設定されている。

また、特許文献１には、電子制御ユニットにおいて、定電圧電源回路から発振回路への電力供給ラインに設けられたスイッチが、マイクロコンピュータ（制御回路）のスリープモードへの移行に同期して遮断されることについて示されている。ここで、発振回路は、マイクロコンピュータの動作用のクロック信号を生成する回路である。

特許文献１に示される電子制御ユニットは、マイクロコンピュータの通常動作が不要な場合に、マイクロコンピュータが発振回路のクロック信号を入力しつつ低い電力で動作するスリープモードの状態よりもさらに消費電力が低い状態となる。

特開２０１１−２３５７７０号公報

ところで、電子制御ユニットにおいて、定電圧電源回路は、電力の供給先であるマイクロコンピュータ及びその周辺回路が電力を消費していなくても、出力電圧を維持する内部回路がある程度の電力を消費する。

従って、従来の車両の電子制御ユニットは、マイクロコンピュータの通常動作が不要な場合においても、定電圧電源回路の出力電圧を生成するための無駄な電力を消費してしまう。

本発明の目的は、車両用電子制御装置において、マイクロコンピュータの通常動作が不要な場合における消費電力を極力低減することである。

本発明の第１の態様に係る車両用電子制御装置は、以下に示される各構成要素を備える。
（１）第１の構成要素は、車両の制御に関する処理を行うマイクロコンピュータである。このマイクロコンピュータは、車両の状態を示す１つもしくは複数の状態信号に基づいて所定の動作継続条件が成立するか否かを判定し、上記動作継続条件が成立すると判定したときに所定の出力端から出力する動作継続信号をアクティブにし、その他の場合に上記動作継続信号を非アクティブにする。
（２）第２の構成要素は、バッテリから給電され、一定電圧の電力を上記マイクロコンピュータに供給する定電圧電源回路である。この定電圧電源回路は、所定の動作指令信号の入力端の信号がアクティブであるときに一定電圧の電力を出力し、上記動作指令信号の入力端の信号が非アクティブであるときに一定電圧の電力を出力しない省電力状態へ移行する。
（３）第３の構成要素は、上記状態信号と上記動作継続信号との論理演算を行い、演算結果の信号を上記定電圧電源回路の上記動作指令信号の入力端へ供給する論理演算回路である。

また、本発明の第２の態様に係る車両用電子制御装置は、第１の態様の一態様である。第２の態様において、上記状態信号は少なくとも車両のイグニッションスイッチの信号を含む。

各態様に係る車両用電子制御装置は、以下のように動作する。即ち、マイクロコンピュータが、車両の状態信号に基づいて動作継続条件が成立していないと判定した場合、動作継続信号を非アクティブにする。このとき、車両の状態信号は、マイクロコンピュータを停止できる状態を示しているため、車両の状態信号と非アクティブの動作継続信号との論理演算を行う論理演算回路は、定電圧電源回路の動作指令信号の入力端へ非アクティブ信号を供給する。その結果、定電圧電源回路が一定電圧の電力を生成しない省電力状態へ移行し、マイクロコンピュータが完全に停止する。従って、車両用電子制御装置において、マイクロコンピュータの通常動作が不要な場合における消費電力を従来よりもさらに低減することができる。

また、第２の態様において、車両のイグニッションスイッチの信号が、車両のエンジンが停止中であるか否かの判定に有効な信号である。そのようなイグニッションスイッチの信号を含む状態信号は、車両がマイクロコンピュータの動作を停止することが可能な状態であるか否かの判定に用いる信号として有効である。

本発明の実施形態に係る車両用電子制御装置の一例であるＥＣＵ１の主要部のブロック図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

以下、図１に示されるブロック図を参照しつつ、本発明の実施形態に係る車両用電子制御装置の一例であるＥＣＵ１（Electric Control Unit）の主要部の構成及び動作について説明する。ＥＣＵ１は、自動車（車両）に搭載され、自動車に搭載された各種の電気機器又は電子機器を制御する機能を備えた装置である。

図１に示されるように、ＥＣＵ１は、定電圧電源素子１１、ＭＣＵ１２（Micro Computer Unit）、ＲＯＭ１３（Read Only Memory）、ＲＡＭ１４（Random Access Memory）、論理演算素子１５及び通信制御素子１６を備えている。

＜定電圧電源素子＞
定電圧電源素子１１は、車両のバッテリ９から給電され、一定電圧の電力をＭＣＵ１２に供給する回路を構成する電子デバイスである。そのため、定電圧電源素子１１は、入力電圧を出力電圧へ変換する電圧変換回路を有している。定電圧電源素子１１は、少なくとも電力入力端子１１１、電力出力端子１１２及びＩＮＨＩＢＩＴ端子１１３を備えている。例えば、定電圧電源素子１１は、バッテリ９から電力出力端子１１２を通じて１２Ｖの電圧の電力が供給され、ＭＣＵ１２の動作電圧を維持した電力を電力出力端子１１２から出力する。ＭＣＵ１２の動作電圧は、例えば５Ｖである。

また、定電圧電源素子１１のＩＮＨＩＢＩＴ端子１１３は、定電圧電源素子１１の２つの動作モードのいずれかを選択する動作指令信号を入力する端子である。

より具体的には、定電圧電源素子１１は、ＩＮＨＩＢＩＴ端子１１３に入力される動作指令信号がアクティブであるときに、一定電圧（ＭＣＵ１２の動作電圧）の電力を生成して出力する動作状態である通常モードで動作する。一方、定電圧電源素子１１は、ＩＮＨＩＢＩＴ端子１１３に入力される動作指令信号が非アクティブであるときに一定電圧の電力を生成しない動作状態である省電力モードへ移行する。

例えば、定電圧電源素子１１は、電力出力端子１１１の電圧を変換して電力出力端子１１２を一定電圧に維持する内部回路を動作させるか否かを、動作指令信号を制御信号として選択的に切り替えるスイッチを内蔵している。省電力モードで動作中の定電圧電源素子１１においては、不図示の起動制御回路のみが動作している。この起動制御回路は、ＩＮＨＩＢＩＴ端子１１３に入力される動作指令信号の状態に応じて電圧変換回路への給電を行うか否かを選択的に切り替える。

省電力モードで動作中の定電圧電源素子１１は、通常モードでの動作中よりも消費電力が低い。上記のようにＩＮＨＩＢＩＴ端子１１３に入力される動作指令信号に基づいて動作モードを切り替える定電圧電源素子１１は周知であるので、ここではその詳細な説明は省略する。なお、定電圧電源素子１１の機能が、１つの電子デバイスではなく複数の電子デバイスの組み合わせからなる回路（定電圧電源回路）によって実現されてもよい。

＜ＭＣＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ＞
ＭＣＵ１２は、車両の制御に関する処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）を内蔵する電子デバイスである。また、ＲＯＭ１３は、ＭＣＵ１２によって実行される制御プログラムを記憶するメモリである。また、ＲＡＭ１４は、ＲＯＭ１３に記憶された制御プログラムが展開されるメモリである。ＭＣＵ１２は、ＲＡＭ１４に展開された制御プログラムに従って各種の処理を実行する。

具体的には、ＭＣＵ１２は、上記制御プログラムを実行することにより、車両の制御に関する処理を行うとともに、車両の状態が自身の動作を継続すべき状態、即ち、動作を停止してはいけない状態であるか否かを判定する動作継続判定処理を随時行う。以下の説明において、車両の状態がＭＣＵ１２の動作を継続すべき状態、即ち、動作を停止してはいけない状態であることを示す条件のことを動作継続条件と称する。

例えば、ＭＣＵ１２は、信号入力端子１２１から入力される各種の状態信号の状態が、予め定められた複数の状態のいずれに該当するかを判定し、その判定結果に従って車両の機器７に対して制御信号を出力する。図１に示される例では、ＭＣＵ１２は、信号出力端子１２２を通じて制御信号を出力する。なお、状態信号には、スイッチ８１，８２の状態を示す信号及びセンサ８３の検出信号が含まれる。即ち、スイッチ８１，８２及びセンサ８３は、車両の状態信号を出力する機器の一例である。また、ＭＣＵ１２の信号入力端及び信号出力端は、それぞれ信号入力ポート及び信号出力ポートと換言可能である。

ＭＣＵ１２の制御対象である車両の機器７は、例えば、エンジンの始動モータもしくはドアの施錠と解錠とを切り替えるソレノイドなどの電気機器、又はインジケータもしくはネットワーク制御機器などの電子機器などである。

図１に示される例では、ＥＣＵ１は、車載ＬＡＮ６（Local Area Network）を通じた通信の制御を行う通信制御素子１６を備えている。ＭＣＵ１２は、通信ポート１２４を通じて通信制御素子１６と接続されている。この場合、ＭＣＵ１２は、通信制御素子１６及び車載ＬＡＮ６を通じて、車載ＬＡＮ６に接続された他のＥＣＵに繋がる機器７を制御することも可能である。図１に示されるように、通信制御素子１６は、バッテリ９から定電圧電源素子１１を経ずに電力が供給される。

また、通信制御素子１６は、車載ＬＡＮ６を通じた通信が行われているとき、所定の出力端子を通じて出力される通信中信号をアクティブにする。ここで、車載ＬＡＮ６を通じた通信が行われているときとは、車載ＬＡＮ６から通信用の信号が入力されてからその信号をＭＣＵ１２へ伝送する処理が完了するまでの間、及びＭＣＵ１２から通信用の信号が入力されてからその信号を車載ＬＡＮ６を通じて他のＥＣＵへ伝送する処理が完了するまでの間を意味する。

そして、通信制御素子１６は、車載ＬＡＮ６を通じた通信が行われていないときに、通信中信号を非アクティブにする。通信中信号は、通信制御素子１６から論理演算素子１５へ供給される。

スイッチ８１，８２及びセンサ８３の状態信号及び通信制御素子１６が出力する通信中信号は、車両の状態を示す信号である。以下の説明において、これらの信号のことを車両状態信号と称する。また、ＭＣＵ１２が、通信制御素子１６との間でやりとりする信号も、車載ＬＡＮ６を通じた通信が行われている状態か否かを示す車両状態信号の一つである。

また、ＭＣＵ１２は、動作継続判定処理において、１つもしくは複数の車両状態信号が予め定められた動作継続条件を満たすか否かを判定する。さらに、ＭＣＵ１２は、動作継続判定処理による判定結果に従って、信号出力端子１２３を通じて論理演算素子１５へ出力する動作継続信号の状態をアクティブ及び非アクティブのいずれかに切り替える。

より具体的には、ＭＣＵ１２は、動作継続判定処理において動作継続条件が成立していると判定したときに、信号出力端子から出力する動作継続信号をアクティブにし、その他の場合に動作継続信号を非アクティブにする。なお、ＭＣＵ１２の信号出力端子の信号は、ＭＣＵ１２への通電が停止されてＭＣＵ１２の動作が停止したときに非アクティブとなることはいうまでもない。

例えば、ＭＣＵ１２は、動作継続判定処理において、イグニッションスイッチ８１の状態の信号と、車両のドアが閉状態であるか否かを検出するカーテシスイッチ８２の状態の信号と、他のＥＣＵとの間で車載ＬＡＮ６及び通信制御素子１６を通じて受信又は送信される信号とが、予め定められた動作継続条件を満たすか否かを判定する。

図１に示される例では、イグニッションスイッチ８１の信号は、アクティブＨｉｇｈの信号であり、エンジン始動が可能な状態であるときにアクティブとなり、その他のときに非アクティブとなる。また、カーテシスイッチ８２の信号は、アクティブＬｏｗの信号であり、車両のドアが閉状態であるときにアクティブとなり、その他のときに非アクティブとなる。

また、ＭＣＵ１２は、他のＥＣＵとの間で車載ＬＡＮ６及び通信制御素子１６を通じて信号を受信又は送信しているとき、車載ＬＡＮ６を通じた通信状態がアクティブな状態であると判定する。

上記の場合、ＭＣＵ１２は、動作継続判定処理において、イグニッションスイッチ８１の信号と、カーテシスイッチ８２の信号と、通信制御素子１６が出力する通信中信号と、ＭＣＵ１２が出力する動作継続信号と、車載ＬＡＮ６を通じた通信状態と、のうちの少なくともいずれか１つがアクティブ状態であれば動作継続条件が成立していると判定し、そうでなければ動作継続条件が成立していないと判定する。

＜論理演算素子＞
論理演算素子１５は、１つ又は複数の車両状態信号と、ＭＣＵ１２の信号出力端子１２３から出力される上記動作継続信号との論理演算を行い、演算結果の信号を出力する回路を構成する電子デバイスである。論理演算素子１５の演算結果の信号は、上記動作指令信号として定電圧電源素子１１のＩＮＨＩＢＩＴ端子１３へ供給される。

図１に示されるように、論理演算素子１５は、バッテリ９から定電圧電源素子１１を経ずに電力が供給される。

図１に示される例では、論理演算素子１５は、３つの車両状態信号と上記動作継続信号との論理演算を行う。また、図１に示される例では、論理演算素子１５が論理演算に用いる３つの車両状態信号は、イグニッションスイッチ８１の信号、カーテシスイッチ８２の信号及び通信制御素子１６の通信中信号である。

論理演算素子１５は、イグニッションスイッチ８１の信号、カーテシスイッチ８２の信号、通信制御素子１６の通信中信号及びＭＣＵ１２の動作継続信号の全てが非アクティブ状態であれば、定電圧電源素子１１のＩＮＨＩＢＩＴ端子１３に供給される動作指令信号を非アクティブにする。

一方、論理演算素子１５は、上記４つの入力信号のうちのすくなくとも１つがアクティブ状態であれば、定電圧電源素子１１のＩＮＨＩＢＩＴ端子１３に供給される動作指令信号をアクティブにする。

なお、図１に示される例では、論理演算素子１５におけるカーテシスイッチ８２の信号入力部に、Ｌｏｗアクティブ信号をＨｉｇｈ信号に変換して入力するための信号反転回路が設けられている。

以上に示したことから、ＥＣＵ１は、以下のように動作する。即ち、ＭＣＵ１２が、車両状態信号に基づいて動作継続条件が成立していないと判定した場合、論理演算素子１５へ出力される動作継続信号を非アクティブにする。このとき、車両状態信号は、ＭＣＵ１２を停止できる状態を示しているため、車両状態信号と非アクティブの動作継続信号との論理演算を行う論理演算素子１５は、定電圧電源素子１１のＩＮＨＩＢＩＴ端子１３へ非アクティブの動作指令信号を供給する。

そして、非アクティブの動作指令信号が入力された定電圧電源素子１１は、通常モードから一定電圧の電力を生成しない省電力モードへ移行する。これにより、ＭＣＵ１２への給電が停止され、ＭＣＵ１２は完全に停止する。

一方、定電圧電源素子１１が省電力モードで動作中であるときに、論理演算素子１５に入力される複数の車両状態信号のうちのすくなくとも１つがアクティブ状態に変化すると、論理演算素子１５は、定電圧電源素子１１のＩＮＨＩＢＩＴ端子１３に供給される動作指令信号をアクティブ状態にする。これにより、ＭＣＵ１２に対する給電が開始され、ＭＣＵ１２が起動する。

ＭＣＵ１２は、起動してすぐに動作継続判定処理を開始し、以後、止可否判定処理を随時繰り返す。論理演算素子１５がアクティブ状態の動作指令信号を出力することによってＭＣＵ１２が起動した直後は、論理演算素子１５に入力される複数の車両状態信号のうちのすくなくとも１つがアクティブ状態である。そのため、ＭＣＵ１２が起動した直後の動作継続判定処理においては、動作継続条件が成立していると判定される。

従って、ＭＣＵ１２の起動後、ＭＣＵ１２が、動作継続判定処理によって動作継続条件が成立していないと判定するまで、ＩＮＨＩＢＩＴ端子１１３に供給される動作指令信号はアクティブ状態に維持され、ＭＣＵ１２に対する給電が継続する。

＜効果＞
以上に示したように、ＭＣＵ１２の動作継続条件が成立していないときに、定電圧電源回路が一定電圧の電力を生成しない省電力状態へ移行し、ＭＣＵ１２が完全に停止する。従って、ＥＣＵ１において、ＭＣＵ１２の通常動作が不要な場合における消費電力を従来よりもさらに低減することができる。

また、ＥＣＵ１においては、ＭＣＵ１２が完全に停止した状態であっても、論理演算素子１５が、車両状態信号に基づいて動作継続条件が成立する状態になったことを検出し、定電圧電源素子１１を通常モードへ移行させる。これにより、ＭＣＵ１２は、定電圧電源素子１１から電力供給を受けて起動する。

また、車両において、イグニッションスイッチ８１の信号は、エンジンが停止中であるか否かの判定に有効な信号である。そのようなイグニッションスイッチ８１の信号を含む車両状態信号は、動作継続条件の判定のための入力信号として特に有効である。

＜その他＞
以上に示した動作継続条件はあくまで一例である。車両には、制御対象によって異なる複数のＥＣＵ１が搭載され、ＥＣＵ１ごとに動作継続条件は異なる。

また、ＥＣＵ１が、信号出力端子１２２から制御信号を出力することによって機器７を直接制御する機能を備えない場合も考えられる。例えば、複数の車載ＬＡＮ６を相互に接続するゲートウェイＥＣＵは、信号出力端子１２２を通じて機器を直接制御しない場合がある。また、ＥＣＵ１が、通信制御素子１６を備えていないことも考えられる。

また、ＥＣＵ１において、ＭＣＵ１２の動作継続条件が成立することは、ＭＣＵ１２の停止可能条件が成立しないことと同義である。同様に、ＭＣＵ１２の動作継続条件が成立しないことは、ＭＣＵ１２の停止可能条件が成立することと同義である。

１ ＥＣＵ（車両用電子制御装置）
６ 車載ＬＡＮ
７ 機器
９ バッテリ
１１ 定電圧電源素子（定電圧電源回路の一例）
１２ ＭＣＵ（マイクロコンピュータ）
１３ ＩＮＨＩＢＩＴ端子（動作指令信号の入力端）
１３ ＲＯＭ
１４ ＲＡＭ
１５ 論理演算素子（論理演算回路）
１６ 通信制御素子
８１ イグニッションスイッチ
８２ カーテシスイッチ
８３ センサ
１１１ 電力入力端子
１１２ 電力出力端子
１１３ ＩＮＨＩＢＩＴ端子
１２１ 信号入力端子
１２２，１２３ 信号出力端子
１２４ 通信ポート

Claims (2)

1. 車両の制御に関する処理を行うマイクロコンピュータと、
   バッテリから給電され、一定電圧の電力を前記マイクロコンピュータに供給する定電圧電源回路と、を備える車両用電子制御装置であって、
   所定の動作指令信号の入力端の信号がアクティブであるときに一定電圧の電力を出力し、前記動作指令信号の入力端の信号が非アクティブであるときに一定電圧の電力を出力しない省電力状態へ移行する前記定電圧電源回路と、
   車両の状態を示す１つもしくは複数の状態信号に基づいて所定の動作継続条件が成立するか否かを判定し、前記動作継続条件が成立すると判定したときに所定の出力端から出力する動作継続信号をアクティブにし、その他の場合に前記動作継続信号を非アクティブにする前記マイクロコンピュータと、
   前記状態信号と前記動作継続信号との論理演算を行い、演算結果の信号を前記定電圧電源回路の前記動作指令信号の入力端へ供給する論理演算回路と、を備える車両用電子制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用電子制御装置であって、
   前記状態信号は少なくとも車両のイグニッションスイッチの信号を含む、車両用電子制御装置。

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